虚拟手术环境中软组织的快速碰撞检测

针对虚拟手术中软组织碰撞检测的实时性问题,提出了一种基于延迟更新策略的快速检测方法。该方法应用层次包围盒（BVH）的思想并根据拓扑结构特征来表示手术环境中的对象,同时使用延迟更新的策略来降低更新的计算量。首先用不同的层次包围盒来表示手术工具和手术对象;然后利用包围盒的相交测试快速排除不相交部分;再对可能发生碰撞的部分使用更为精确的三角面片相交测试来确定碰撞信息,最后使用延迟更新的策略来完成软组织变形时层次包围盒的更新。实验表明,该方法相较于现有算法在保持检测精度的同时能够有效提高碰撞检测的速度。     

虚拟手术中的快速碰撞检测算法

为了解决当前虚拟手术仿真中使用单一包围盒进行碰撞检测实时性不能满足要求的问题,提出了一种针对虚拟手术的基于层次包围体的快速碰撞检测方法。该方法主要应用了层次包围盒(BVH)的思想,同时根据不同对象的拓扑结构特征,采用不同的包围盒技术来表示。首先,用层次包围盒来表示手术工具,用层次包围球表示手术对象;然后,利用包围球和方向包围盒的相交测试快速排除不相交部分;最后,对于可能发生碰撞的部分再使用更为精确的三角面片相交测试来确定碰撞信息。实验结果表明,在相同的虚拟手术场景下,提出的这种方法较使用单一的层次包围盒具有更快的速度。     

虚拟装配中快速碰撞检测算法的研究与实现

针对虚拟装配中碰撞检测的特殊要求，提出了一种基于包围盒与空间剖分法的两级碰撞检测算法HSDHBB。该算法首先用空间剖分法找出潜在的相交区域，然后用包围盒求得碰撞的三角面片对和精确的碰撞点。给出了层次包围盒树的构造方法和空间网格的剖分方法，在空间剖分中采用哈希表的数据结构加快检索速度。最后，在CATIA环境中实现了该算法，结果表明该算法能够满足虚拟装配系统的实时性和精确性的要求。     

虚拟景区中层次碰撞检测方法的研究

针对虚拟景区场景大、对象多的特点,提出了一种层次碰撞检测方法。首先运用空间剖分法过滤掉远处不可能碰撞的对象,然后再通过构建碰撞检测空间,剔除掉待测运动对象附近暂时不可能碰撞的对象,最后再运用S-AABB层次包围盒法根据每个对象的具体精度要求进行精确碰撞检测。该碰撞检测方法在满足实际精度要求的前提下,降低了碰撞检测次数和复杂度,提高了实时性,是一种针对虚拟场景高效快速的碰撞检测方法。     

虚拟手术中刚体和软体碰撞检测算法研究

在虚拟手术中,组织器官的碰撞检测一直是影响手术模拟效率的瓶颈。文中基于手术器械一般远小于组织器官、并且手术过程中器械仅有极小尖端部分与器官接触这一事实,提出了一种新的算法。传统的碰撞检测算法中,一般用层次包围盒树对物体进行建模。文中对虚拟手术器械的建模使用线性表来代替层次包围盒树,与标准库RAPID的对比实验表明,该方法提高了检测的效率,能较好地解决类似虚拟手术中小型刚体和大型软体之间的碰撞检测。     

虚拟手术中刚体和软体碰撞检测算法研究

在虚拟手术中,组织器官的碰撞检测一直是影响手术模拟效率的瓶颈.文中基于手术器械一般远小于组织器官、并且手术过程中器械仅有极小尖端部分与器官接触这一事实,提出了一种新的算法.传统的碰撞检测算法中,一般用层次包围盒树对物体进行建模.文中对虚拟手术器械的建模使用线性表来代替层次包围盒树,与标准库RAPID的对比实验表明,该方法提高了检测的效率,能较好地解决类似虚拟手术中小型刚体和大型软体之问的碰撞检测.     

基于隆鼻虚拟手术的三维碰撞检测算法研究

在隆鼻虚拟手术中，碰撞检测是不可或缺的一个重要组成部分。为了快速检测出颅骨与添加物之间是否发生碰撞，本文结合AABB包围盒算法和空间剖分的方法，提出了一种改进的碰撞检测算法。该方法首先构造一定深度的AABB树，再对其叶结点进行空间剖分。我们对拥有不同数量三角形的颅骨模型在PC机上进行了测试，并将其与经典的RAPID算法（基于0BB包围盒）进行比较，证明了本文算法在碰撞检测时间和建模时间两方面都优于RAPID算法，并且稳定性也较好，特别是在拥有500000个三角形的原始模型的情况下建模时间提高了2s左右，平均碰撞检测时间为104ms，提高了5ms左右。     

基于OBB层次包围盒的碰撞检测算法改进

为加强虚拟现实中碰撞检测的实时性,对碰撞检测的算法进行了研究与改进.介绍了层次包围盒和基元碰撞检测的基本原理.在基于三角形网格的碰撞检测模型中,通过在三角形网格中增加特征元素的信息(点、边、面)形成特征描述三角形,再用特征描述三角形结合层次包围盒技术,更好地完成碰撞检测.采用了沿任意方向包围盒(oriented bounding box,OBB)技术.实验结果表明,该算法的改进有效地减少了基元测试的数量与查询时间,提高了运算效率.     

虚拟漫游中的碰撞检测问题的解决方法

碰撞检测是虚拟漫游中的关键技术。在进行虚拟漫游时,为了避免观察者飞人地下或穿墙而过等不真实情况的发生,就需要进行碰撞检测。解决虚拟漫游中碰撞检测问题的一种方法是：将场景中运动的观察者转化为一个视点,场景中的物体表面剖分成三角形,运动的观察者与静态的虚拟场景之间的碰撞检测问题,就转化为点与三角形之问的碰撞检测问题;此方法的优化方法是对场景中的三角形进行过滤,以减少不必要的计算。文中给出了此方法的具体算法及其优化方法。     

碰撞检测在虚拟心脏介入手术中的应用

虚拟手术系统是虚拟现实技术在现代医学的重要应用。碰撞检测是虚拟手术系统的基础问题。基于心脏介入手术中碰撞的特点,提出了结合空间分解和包围盒层次的混合碰撞检测算法。它能够满足虚拟心脏介入手术系统中对碰撞检测的实时性要求。该算法对被检测对象形变引起的更新不敏感,具有天然的解决可变形对象间碰撞检测的能力。     

基于Snake模型的碰撞检测算法研究*

针对现有的碰撞检测算法难以解决物体形变的问题,提出了一种面向可变形物体的碰撞检测方法。该算法在AABB碰撞检测方法的基础上将Snake模型的能量函数引入到包围盒的更新过程中。实验证明该算法不仅适用于刚体间的碰撞检测,还适用于非刚体对象,计算简单、速度快且精确度高。     

碰撞检测技术研究综述

碰撞检测在图形学、仿真、动画和虚拟现实等技术中得到广泛的研究,这些研究具有十分重要的意义。文章对二维空间中多边形等面模型间相交,以及三维空间中多面体等体模型间干涉的角度对碰撞检测技术的研究和发展作了较为全面的论述,并对几种常用的碰撞检测算法进行了分析和比较,最后对碰撞检测算法的发展方向提出了几点建议。     

虚拟手术中基于可变方向凸包的碰撞检测算法

为了实现机器人辅助虚拟手术中快速精确的碰撞检测,提出了基于可变方向凸包的层次包围盒碰撞检测算法。在虚拟场景中,手术器械末端运动复杂多变且软体组织持续形变,分析器械和软组织的作用形式,根据器械运动学参数,预测软组织的变形,将其与固定方向凸包检测方法相结合,通过改变方向向量集合,提高包围盒树的紧密性,进而减少相交测试的次数,加速碰撞检测。仿真实验证明了可变方向凸包的碰撞检测算法可以实现精确的碰撞检测;与固定方向凸包算法相比在快速碰撞检测方面具有优越性,当软组织包含的面片数目越多时,快速性优势越显著。     

基于质点的可变形体自碰撞检测

自碰撞检测是可变形体模拟过程中最耗时的环节,提出一种使用图形硬件的快速算法。算法以质点而非三角形作为自碰撞检测的基本单元,用球体包围以质点为中心的局部区域,再用AABB包围该球体的运动轨迹并将数据组织成纹理送入GPU,通过两遍离屏渲染计算出碰撞对集合及每个碰撞对的碰撞发生时间,算法复杂度为O(n)。实验结果表明,使用该算法在大规模布料模拟中检测自碰撞,效率较高。     

虚拟环境中优化的OBB碰撞检测算法研究

碰撞检测是计算机图形学的研究热点之一,基于包围盒的碰撞检测算法是一种比较有效的碰撞检测算法.OBB紧密性较好,能有效提高系统的检测效率,但是相交测试的代价太大,根据AABB易于构造、计算简单但紧密性差的特点,提出并实现了优化的OBB碰撞检测算法.实验结果证明:优化算法能够较大幅度地提高了碰撞检测的实时性能,取得较好的效果.     

一种快速的可变形物体的碰撞检测算法

为实现虚拟环境中可变形物体与刚体间实时的碰撞检测,提出了一种快速的基于混合包围盒层次结构的并行碰撞检测算法。算法充分利用包围盒在检测速度和精度上的不同侧重,对可变形物体建立Sphere和AABB混合包围盒层次树,对刚体建立Sphere和OBB混合包围盒层次树;每个物体的混合包围盒层次树又分成上层、中层和下层,每层使用不同的包围盒;在碰撞检测遍历时,上层使用Sphere和Sphere相交检测快速排除不相交物体,在中层使用Sphere和OBB的相交检测进一步排除物体相交的可能性,在下层使用AABB和OBB的相交检测较精确地确定物体是否相交;采用多线程技术,在多核设备上实现并行碰撞检测算法。实验结果表明,与经典的AABB算法相比较,该算法在效率方面具有明显优势,能够满足可变形物体与刚体的碰撞检测要求。     

包围盒碰撞检测算法的优化

围绕如何提高碰撞检测的速度,对虚拟环境中的物体进行了假设,提出了对碰撞检测进行预处理的方法,并结合各类包围盒的特点,提出了在碰撞检测中针对具有不同几何特征的物体选择不同类型包围盒的混合包围盒算法,分析了不同类型包围盒之间的求交算法,实现了层次包围盒碰撞检测算法的优化,提高了碰撞检测的速度,增强了系统的实时性。     

可变形物体间的精确碰撞检测方法研究

针对可变形物体,提出了一种基于粒子的精确碰撞检测算法。首先用LBG矢量量化技术将物体的表面划分成几个小区域,然后在每个区域中分别选择一个点作为检测粒子。当一个物体接近另一个物体时,找出两物体上靠得最近的粒子对。为了得到精确的碰撞位置坐标,进一步计算靠得最近的顶点的相关三角面片之间的最短距离。若此距离小于某个给定的阈值,则可认为两物体在相关三角面片上的最近点处发生了碰撞。仿真实验验证了该算法能有效处理虚拟力交互仿真中的可变形物体的碰撞检测。